中国科学院大连化学物理研究所的陈忠伟院士团队经过十余年的潜心研发，克服了多项技术难关，终于成功研发出一种高比能宽温域锂离子电池。
该成果意味着我国在高能锂电池领域已经达到国际领先水平。
不久前，陈忠伟院士研发的高比能宽温域锂电池首次应用于我国新型工业级复合翼无人机并进行了试飞。
试飞的结果更加印证了该电池在高比能量密度以及在极端温度下的工作稳定性等方面都达到了国际领先水平。
在这项技术取得重大突破之后，我们有必要深入分析一下这款新型宽温域锂离子电池以及其在无人机上的应用。
高比能锂电池。
与常规锂离子电池相比，高比能锂电池有着许多优势表现，尤其是其在能量密度、续航时间等方面的优秀表现对无人机的发展具有重要意义。
高比能锂电池即高比容量锂电池，其与常规锂离子电池的区别就在于比容量。
比容量是指单位质量上电池所储存的电量，单位一般为mAh/g或者Ah/kg。
根据使用需求的不同，比容量的值也会随之变化。
比如对于一些便携式设备来说，由于其对体积的要求较高，因此对于能量密度要求也更高，这时候就对高比能锂电池提出了更大的挑战。
而对于一些新能源领域，比如海上风机、深井探测等特殊环境下，环境恶劣导致气候条件十分恶劣，这时候不仅要对电池有容量方面的要求，还要对工作环境的适应性提出要求，这个时候就产生了宽温域高比能锂电池。
那么，这种新型宽温域高比能锂电池与常规锂离子电池相比有什么性能上的差别呢?
常规锂离子电池一般使用三元材料作为正极材料，其中镍、钴、锰等元素含量均等。
高比能锂电池则是在三元材料的基础上，将镍元素的含量提高，形成高镍三元正极材料。
正是由于锂离子电池在充放电时充放出主要是镍元素，所以镍元素比例的增加就会使得正极材料的比容量显著提升。
在负极设计方面，高比能锂电池则采用了碳材料作为负极材料，这种材料与三元材料相比能够实现更好的兼容性，提高了储存空间的整合性。
但就是这种设计使得宽温域高比能锂电池的研发面临了一大挑战。
要想实现更高的工作环境适应性，就需要对温度适应范围进行提升，在此过程中不仅要兼顾充放电效率，还要兼顾离子传导性能，如果这种性能显著下降，将会使得宽温域性能降为“空谈”。
而为了能更好地适应低温环境工作的需求，研究员们还将硅材料引入了负极材料中形成硅碳复合负极设计，通过降低负极材料中石墨烯比例的方法，使得比容量又有明显提升。
通常情况下，低温环境会导致锂离子在结晶过程中形成大量固体电解质界面膜，这些膜会笼罩在锂盐结晶体周围形成阻隔层，这样会使得离子在传导过程中面临着阻力，最终将大大降低充放电效率。
但是如果将硅负极材料替换为石墨负极材料，那么这些薄膜就不会附着在硅负极材料上，而是会依附于聚合物上，这样就不会影响反应过程。
通过改变这种反应过程，可以减轻低温环境对充放电的影响。
但如果加入纯氧化硅作为材料，那么就会出现一个问题，就是会导致精简成本的大幅增加，并且还大大降低了反应速率和产率，因此确认了非晶态氮掺杂氧化硅作为负极材料来解决这一难题，同时将氧化硅与石墨烯组成复合新型负极材料。
通过将石墨烯替换为氮掺杂氧化硅后，不仅解决了反应速率和产率的问题，同时也确保了比容量不会降低。
这种新型复合负极材料将氮掺杂氧化硅与自组装聚合物相结合，在自组装聚合物中加入氮掺杂氧化硅，使得两者的质量比为1:4合成复合物后再进行热处理，这样就可以得到三维多孔氮掺杂碳网络复合负极材料N4-PC-CE。
这种改进不仅提高了比容量，同时保证了反应速率和产率极大地提升，为实现高比能工作宽温域高比能锂电池设计奠定基础。
而这种新型复合隔膜是在聚烯烃多孔膜的表面涂覆聚氟乙烯磷酸酯钙改性液态C-LE—基聚氟乙烯多功能膜，并且进行了各种表征和性能测试，这种膜具有优异的热稳定性和湿气、耐腐蚀性能。
宽温全覆多源全通道平行飞行无人机。
为了成功研发出这种新型宽温域锂离子电池，研究团队分别在-40℃至60℃这段宽温域区间内进行了充放电性能和比容量测试。
测试结果表明，这种开发出的新型宽温域锂离子电池不仅能量密度达到了400Wh/kg，而且仍然保持着良好的扩展性。
接下来就是将这款新型宽温域锂离子电池用于无人机上进行试飞。
这种新型无人机我们称其为宽温全覆多源全通道平行飞行无人机，是博士生徐小宇在陈忠伟老师指导下开发出的全新款式无人机，也是我国自主研发的一款新型多通道并行飞行器，并且还拥有多种全新的技术，如多源动力系统以及全覆式前掠翼等。
该无人机采用6个长方体短根前掠翼机翼段作为机翼，并且进行了先后设置了6个掠角角度，在平展直流流场中进行了试验。
所有这些设置无疑都是针对减少飞行阻力以及提高升力以提高升阻比而设定，目的是为了展垂直升力强度能够在较小速度下最大限度提升。
无论是从平面外形还是从在慢速工况下进行动力学性能方面，这台新加坡燃工业级复合翼无人机都有了众多成功实例。
根据这款无人机进行了一系列飞行实验验证，该无人机具有良好的宽温域稳定性，在国内首次完成了持续三个小时的试飞任务。
伴随着陈忠伟院士逐步实现宽温域高比能锂电池自主化后，我国也成为继美国、日本、欧洲之后第四个掌握这一先进技术的国家。
这项技术的成功应用既为我省相关研究提供了一个动态平台，也为我省开辟出广泛的新应用场景，同时为我国经济转型升级提供了强有力的动力支持。
同时，这项成果有望让我国在下一个大型工业级飞行器领域实现“弯道超车”。
重大突破。
据悉这款新型复合翼无人机搭载的是自主研发的高比能宽温域锂离子电池，该款无人机于7月9日顺利完成首飞任务，这是二者首次结合进行飞行测试，也是多个方面共同配合下的重大突破。
据报道，这架名叫“蓝天使”的无人机试飞时长为三小时，是目前全球唯一能够在高原以及热带等各类环境中进行飞行测试的一架无人机，此次测试也取得了令人满意的成绩。
通过此次联合试验，研发团队不仅成功验证了这款新型高比能宽温域锂离子电池在高效能量储备与运行稳定性方面都达到了预期目标，同时也证明了这款新型复合翼无人机的杰出性能和可靠性。
此次成功试飞标志着我国在科学研究与工程技术领域取得了一项重大突破，是中国科研团队不断努力进取、迎接挑战的重要里程碑，也为未来相关领域的发展开辟出了更多可能性与实践空间，为我国亟待突破瓶颈阶段提供了新的思路和方向。
延伸观点。
那么，我国研发出这种高比能宽温域锂离子电池，对我国的发展究竟有什么深远意义呢?
首先就是能够解决各种严酷环境下对宽温域高比能离子膜材料需求，面对海上风机、深井探测等特殊环境带来的挑战，这种新型锂电池能够很好的满足需求，其研发成果为新能源开发提供了技术保障。
其次，这种新型宽温域锂电池能够广泛应用于无人飞机、智能驾驶以及船舶等交通工具中，其开发成果可广泛应用于海洋经济、航空航天，以及智能制造等众多领域，不仅推动了我国各相关产业的发展，还促进了经济增长，有助于推动地方经济的发展，助力经济转型升级，实现重大变革。
最后，这种新型宽温域锂电池还具有广泛推广价值，其技术完全符合国际标准，将激励中国企业将这种技术向更低cost更高效益的产品进行转化，同时还为全球市场提供更多关于低cost商品选择，有助于推动全球经济更好发展。
总而言之，高比能宽温域锂离子电池具有重要经济意义和深远社会影响，为各个行业和领域带来了重大的变革和发展机会，有助于我国实现经济转型升级及可持续发展目标，是国之重器，无上限。
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